nocturn.c

   1 /*
   2  *      Interface to Novation Nocturn
   3  *
   4  *      (c) 2014 Martin Mares <mj@ucw.cz>
   5  *
   6  *      Protocol reverse-engineered by De Wet van Niekerk <dewert@gmail.com>,
   7  *      see https://github.com/dewert/nocturn-linux-midi for inspiration.
   8  */
   9
  10 #undef LOCAL_DEBUG
  11
  12 #include <ucw/lib.h>
  13 #include <ucw/bitops.h>
  14 #include <ucw/clists.h>
  15 #include <ucw/gary.h>
  16 #include <ucw/mainloop.h>
  17 #include <ucw/stkstring.h>
  18 #include <ucw/string.h>
  19
  20 #include <stdio.h>
  21 #include <string.h>
  22 #include <stdlib.h>
  23 #include <sys/poll.h>
  24
  25 #include <libusb.h>
  26
  27 #include "ursaryd.h"
  28
  29 static libusb_context *usb_ctx;
  30 static libusb_device_handle *usb_dev;
  31 static bool usb_iface_claimed;
  32
  33 static void noct_error(int usb_err, char *text);
  34
  35 static struct main_file **usb_fds;
  36
  37 static int usb_fd_ready(struct main_file *f UNUSED)
  38 {
  39   DBG("USB: Handling events (ready on fd %d)", f->fd);
  40   struct timeval tv = { 0, 0 };
  41   int comp = 0;
  42   int err = libusb_handle_events_timeout_completed(usb_ctx, &tv, &comp);
  43   if (err < 0)
  44     msg(L_ERROR, "libusb_handle_events: error %d", err);
  45   return HOOK_IDLE;
  46 }
  47
  48 static void usb_added_fd(int fd, short events, void *user_data UNUSED)
  49 {
  50   if (fd >= (int) GARY_SIZE(usb_fds))
  51     GARY_RESIZE(usb_fds, fd + 1);
  52
  53   struct main_file *f = usb_fds[fd];
  54   if (!f)
  55     {
  56       f = xmalloc_zero(sizeof(*f));
  57       usb_fds[fd] = f;
  58     }
  59   else if (file_is_active(f))
  60     {
  61       DBG("USB: Releasing fd %d", fd);
  62       file_del(f);
  63     }
  64
  65   DBG("USB: Adding fd %d with event mask %u", fd, events);
  66   f->fd = fd;
  67   f->read_handler = (events & POLLIN) ? usb_fd_ready : NULL;
  68   f->write_handler = (events & POLLOUT) ? usb_fd_ready : NULL;
  69   file_add(f);
  70 }
  71
  72 static void usb_removed_fd(int fd, void *user_data UNUSED)
  73 {
  74   DBG("USB: Releasing fd %d", fd);
  75   ASSERT(fd < (int) GARY_SIZE(usb_fds));
  76   struct main_file *f = usb_fds[fd];
  77   ASSERT(f);
  78   ASSERT(file_is_active(f));
  79   file_del(f);
  80 }
  81
  82 static const char noct_magic[4][9] = {
  83   { 3, 0xb0, 0x00, 0x00 },
  84   { 8, 0x28, 0x00, 0x2b, 0x4a, 0x2c, 0x00, 0x2e, 0x35 },
  85   { 6, 0x2a, 0x02, 0x2c, 0x72, 0x2e, 0x30 },
  86   { 2, 0x7f, 0x00 },
  87 };
  88
  89 static struct libusb_transfer *noct_read_xfer;
  90 static bool noct_read_pending;
  91
  92 static void noct_read_done(struct libusb_transfer *xfer)
  93 {
  94   byte *pkt = xfer->buffer;
  95   int len = xfer->actual_length;
  96   DBG("USB: Read done: status %d, length %d", xfer->status, len);
  97   noct_read_pending = 0;
  98
  99   if (xfer->status != LIBUSB_TRANSFER_COMPLETED)
 100     return noct_error(0, stk_printf("USB read failed with status %d", xfer->status));
 101
 102 #ifdef LOCAL_DEBUG
 103   char buf[256];
 104   mem_to_hex(buf, pkt, len, ' ');
 105   DBG("USB: Read <%s>", buf);
 106 #endif
 107
 108   int i = 0;
 109   while (i < len)
 110     {
 111       if (i + 3 > len)
 112         {
 113           msg(L_ERROR, "Unknown USB packet: length %d not divisible by 3", len);
 114           break;
 115         }
 116       if (pkt[i] != 0xb0)
 117         {
 118           msg(L_ERROR, "Unknown USB packet: expected 0xb0 at position %d", i);
 119           break;
 120         }
 121       int cmd = pkt[i+1];
 122       int arg = pkt[i+2];
 123       i += 3;
 124       switch (cmd)
 125         {
 126         case 0x30:
 127           // Unknown packet sent during init
 128           continue;
 129         case 0x40 ... 0x47:
 130           if (arg < 0x80)
 131             {
 132               int r = cmd - 0x40;
 133               int delta = (arg < 0x40 ? arg : arg - 0x80);
 134               DBG("Noct: Rotary %d = %d", r, delta);
 135               notify_rotary(r, delta);
 136               continue;
 137             }
 138           break;
 139         case 0x48:
 140           if (arg < 0x80)
 141             {
 142               DBG("Noct: Slider value = %d", arg);
 143               continue;
 144             }
 145           break;
 146         case 0x49:
 147           // Unknown packet, maybe least significant bit of slider
 148           continue;
 149         case 0x4a:
 150           if (arg < 0x80)
 151             {
 152               int delta = (arg < 0x40 ? arg : arg - 0x80);
 153               DBG("Noct: Center = %d", delta);
 154               notify_rotary(8, delta);
 155               continue;
 156             }
 157           break;
 158         case 0x52:
 159           if (arg == 0x00 || arg == 0x7f)
 160             {
 161               int state = !!arg;
 162               DBG("Noct: Center touch = %d", state);
 163               continue;
 164             }
 165           break;
 166         case 0x53:
 167           if (arg == 0x00 || arg == 0x7f)
 168             {
 169               int state = !!arg;
 170               DBG("Noct: Slider touch = %d", state);
 171               continue;
 172             }
 173           break;
 174         case 0x60 ... 0x67:
 175           if (arg == 0x00 || arg == 0x7f)
 176             {
 177               int r = cmd - 0x60;
 178               int state = !!arg;
 179               DBG("Noct: Rotary %d touch = %d", r, state);
 180               continue;
 181             }
 182           break;
 183         case 0x70 ... 0x7f:
 184           if (arg == 0x00 || arg == 0x7f)
 185             {
 186               int b = cmd - 0x70;
 187               int state = !!arg;
 188               DBG("Noct: Button %d = %d", b, state);
 189               notify_button(b, state);
 190               continue;
 191             }
 192           break;
 193         }
 194       msg(L_ERROR, "Unknown USB packet: unrecognized cmd=%02x arg=%02x", cmd, arg);
 195     }
 196
 197   int err;
 198   if ((err = libusb_submit_transfer(xfer)) < 0)
 199     noct_error(err, "Cannot submit transfer");
 200   else
 201     noct_read_pending = 1;
 202 }
 203
 204 static void noct_read_init(void)
 205 {
 206   DBG("Noct: Read init");
 207
 208   noct_read_xfer = libusb_alloc_transfer(0);
 209   libusb_fill_interrupt_transfer(noct_read_xfer, usb_dev, 0x81, xmalloc(8), 8, noct_read_done, NULL, 0);
 210
 211   int err;
 212   if ((err = libusb_submit_transfer(noct_read_xfer)) < 0)
 213     noct_error(err, "Cannot submit transfer");
 214   else
 215     noct_read_pending = 1;
 216 }
 217
 218 static byte noct_button_state[16];
 219 static byte noct_ring_mode[8];          // RING_MODE_xxx
 220 static byte noct_ring_val[9];
 221
 222 static uns noct_dirty_button;
 223 static uns noct_dirty_ring_mode;
 224 static uns noct_dirty_ring_val;
 225
 226 static struct libusb_transfer *noct_write_xfer;
 227 static bool noct_write_pending;
 228 static void noct_sched_write(void);
 229
 230 static void noct_write_done(struct libusb_transfer *xfer)
 231 {
 232   int len = xfer->actual_length;
 233   DBG("USB: Write done: status %d, length %d", xfer->status, len);
 234
 235   if (xfer->status != LIBUSB_TRANSFER_COMPLETED)
 236     return noct_error(0, stk_printf("USB write failed with status %d", xfer->status));
 237   if (len < xfer->length)
 238     msg(L_ERROR, "USB partial write: %d out of %d", len, xfer->length);
 239
 240   noct_write_pending = 0;
 241   noct_sched_write();
 242 }
 243
 244 static void noct_do_write(uns cmd, uns arg)
 245 {
 246   DBG("USB: Submitting write %02x %02x", cmd, arg);
 247   ASSERT(!noct_write_pending);
 248   noct_write_pending = 1;
 249
 250   struct libusb_transfer *xfer = noct_write_xfer;
 251   byte *pkt = xfer->buffer;
 252   pkt[0] = cmd;
 253   pkt[1] = arg;
 254   xfer->length = 2;
 255
 256   int err;
 257   if ((err = libusb_submit_transfer(xfer)) < 0)
 258     noct_error(err, "Cannot submit transfer");
 259 }
 260
 261 static void noct_sched_write(void)
 262 {
 263   if (noct_write_pending)
 264     return;
 265
 266   if (noct_dirty_button)
 267     {
 268       int i = bit_ffs(noct_dirty_button);
 269       noct_dirty_button ^= 1U << i;
 270       noct_do_write(0x70 + i, noct_button_state[i]);
 271     }
 272   else if (noct_dirty_ring_mode)
 273     {
 274       int i = bit_ffs(noct_dirty_ring_mode);
 275       noct_dirty_ring_mode ^= 1U << i;
 276       noct_do_write(0x48 + i, noct_ring_mode[i] << 4);
 277     }
 278   else if (noct_dirty_ring_val)
 279     {
 280       int i = bit_ffs(noct_dirty_ring_val);
 281       noct_dirty_ring_val ^= 1U << i;
 282       if (i == 8)
 283         noct_do_write(0x50, noct_ring_val[i]);
 284       else
 285         noct_do_write(0x40 + i, noct_ring_val[i]);
 286     }
 287 }
 288
 289 void noct_set_ring(int ring, int mode, int val)
 290 {
 291   ASSERT(ring >= 0 && ring <= 8);
 292   ASSERT(val >= 0 && val <= 0x7f);
 293   ASSERT(mode >= 0 && mode <= 5);
 294   ASSERT(ring < 8 || !mode);
 295   if (noct_ring_mode[ring] != mode)
 296     {
 297       noct_ring_mode[ring] = mode;
 298       noct_dirty_ring_mode |= 1U << ring;
 299       noct_dirty_ring_val |= 1U << ring;        // HW needs to re-send the value
 300     }
 301   if (noct_ring_val[ring] != val)
 302     {
 303       noct_ring_val[ring] = val;
 304       noct_dirty_ring_val |= 1U << ring;
 305     }
 306   noct_sched_write();
 307 }
 308
 309 void noct_set_button(int button, int val)
 310 {
 311   ASSERT(button >= 0 && button < 16);
 312   ASSERT(val == 0 || val == 1);
 313   if (noct_button_state[button] != val)
 314     {
 315       noct_button_state[button] = val;
 316       noct_dirty_button |= 1U << button;
 317       noct_sched_write();
 318     }
 319 }
 320
 321 static void noct_write_init(void)
 322 {
 323   DBG("Noct: Write init");
 324
 325   noct_write_xfer = libusb_alloc_transfer(0);
 326   libusb_fill_interrupt_transfer(noct_write_xfer, usb_dev, 0x02, xmalloc(8), 0, noct_write_done, NULL, 1000);
 327
 328   noct_dirty_button = 0xffff;
 329   noct_dirty_ring_mode = 0xff;
 330   noct_dirty_ring_val = 0x1ff;
 331   noct_sched_write();
 332 }
 333
 334 static struct main_timer noct_connect_timer;
 335 static struct main_hook noct_error_hook;
 336
 337 static void noct_connect(struct main_timer *t)
 338 {
 339   timer_del(t);
 340   msg(L_DEBUG, "Looking for Nocturn");
 341   int err;
 342
 343   libusb_device **dev_list;
 344   libusb_device *found_dev = NULL;
 345   ssize_t len = libusb_get_device_list(usb_ctx, &dev_list);
 346   for (ssize_t i=0; i < len; i++)
 347     {
 348       libusb_device *dev = dev_list[i];
 349       struct libusb_device_descriptor desc;
 350       if (libusb_get_device_descriptor(dev, &desc) >= 0 &&
 351           desc.idVendor == 0x1235 &&
 352           desc.idProduct == 0x000a)
 353         {
 354           msg(L_INFO, "Nocturn found at bus %d, addr %d", libusb_get_bus_number(dev), libusb_get_device_address(dev));
 355           if (found_dev)
 356             {
 357               msg(L_ERROR, "Multiple Nocturn devices found. Using the first one.");
 358               break;
 359             }
 360           found_dev = libusb_ref_device(dev);
 361         }
 362     }
 363   libusb_free_device_list(dev_list, 1);
 364
 365   if (!found_dev)
 366     {
 367       msg(L_INFO, "No Nocturn device found");
 368       timer_add_rel(t, 5000);
 369       return;
 370     }
 371
 372   DBG("Initializing Nocturn");
 373
 374   if ((err = libusb_open(found_dev, &usb_dev)) < 0)
 375     return noct_error(err, "libusb_open failed");
 376
 377   // There exist configurations 1 (high brightness) and 2 (power-save)
 378   if ((err = libusb_set_configuration(usb_dev, 2)) < 0)
 379     return noct_error(err, "libusb_set_configuration failed");
 380
 381   if ((err = libusb_claim_interface(usb_dev, 0)) < 0)
 382     return noct_error(err, "libusb_claim_interface failed");
 383   usb_iface_claimed = 1;
 384
 385   for (int i=0; i<4; i++)
 386     {
 387       int done;
 388       if ((err = libusb_interrupt_transfer(usb_dev, 0x02, (byte *) noct_magic[i] + 1, noct_magic[i][0], &done, 5000)) < 0)
 389         return noct_error(err, "Cannot send init packets");
 390       if (done != noct_magic[i][0])
 391         return noct_error(err, stk_printf("Partial send of init packet (%d < %d)", done, noct_magic[i][0]));
 392     }
 393
 394   noct_read_init();
 395   noct_write_init();
 396   schedule_update();
 397 }
 398
 399 static int noct_error_handler(struct main_hook *h)
 400 {
 401   DBG("Noct: Entered error handling hook");
 402   hook_del(h);
 403
 404   if (usb_dev)
 405     {
 406       if (noct_read_xfer)
 407         {
 408           if (noct_read_pending)
 409             {
 410               DBG("Noct: Cancelling pending read");
 411               libusb_cancel_transfer(noct_read_xfer);
 412               noct_read_pending = 0;
 413             }
 414           DBG("Noct: Tearing down read xfer");
 415           xfree(noct_read_xfer->buffer);
 416           libusb_free_transfer(noct_read_xfer);
 417           noct_read_xfer = NULL;
 418         }
 419       if (noct_write_xfer)
 420         {
 421           if (noct_write_pending)
 422             {
 423               DBG("Noct: Cancelling pending write");
 424               libusb_cancel_transfer(noct_write_xfer);
 425               noct_write_pending = 0;
 426             }
 427           DBG("Noct: Tearing down write xfer");
 428           xfree(noct_write_xfer->buffer);
 429           libusb_free_transfer(noct_write_xfer);
 430           noct_write_xfer = NULL;
 431         }
 432       if (usb_iface_claimed)
 433         {
 434           DBG("Noct: Unclaiming interface");
 435           libusb_release_interface(usb_dev, 0);
 436           usb_iface_claimed = 0;
 437         }
 438       DBG("Noct: Resetting device");
 439       libusb_reset_device(usb_dev);
 440       libusb_close(usb_dev);
 441       usb_dev = NULL;
 442     }
 443
 444   DBG("Noct: Scheduling rescan after error");
 445   timer_add_rel(&noct_connect_timer, 3000);
 446
 447   return HOOK_IDLE;
 448 }
 449
 450 static void noct_error(int usb_err, char *text)
 451 {
 452   if (usb_err)
 453     msg(L_ERROR, "Nocturn: %s: error %d (%s)", text, usb_err, libusb_error_name(usb_err));
 454   else
 455     msg(L_ERROR, "Nocturn: %s", text);
 456
 457   DBG("Noct: Scheduling error handling hook");
 458   hook_add(&noct_error_hook);
 459 }
 460
 461 bool noct_is_ready(void)
 462 {
 463   return !!usb_dev;
 464 }
 465
 466 void noct_init(void)
 467 {
 468   int err;
 469
 470   // Initialize libusb
 471   if ((err = libusb_init(&usb_ctx)) < 0)
 472     die("libusb_init failed: error %d", err);
 473   libusb_set_debug(usb_ctx, 3);
 474
 475   // Connect libusb to UCW mainloop
 476
 477   if (!libusb_pollfds_handle_timeouts(usb_ctx))
 478     die("Unsupported version of libusb, please fix me");
 479
 480   GARY_INIT_ZERO(usb_fds, 0);
 481   libusb_set_pollfd_notifiers(usb_ctx, usb_added_fd, usb_removed_fd, NULL);
 482
 483   const struct libusb_pollfd **fds = libusb_get_pollfds(usb_ctx);
 484   ASSERT(fds);
 485   for (int i=0; fds[i]; i++)
 486     usb_added_fd(fds[i]->fd, fds[i]->events, NULL);
 487   free(fds);
 488
 489   // Prepare error handling hook
 490   noct_error_hook.handler = noct_error_handler;
 491
 492   // Schedule search for the Nocturn
 493   noct_connect_timer.handler = noct_connect;
 494   timer_add_rel(&noct_connect_timer, 100);
 495 }